EP0649982A1 - Nebenschluss-Resonator - Google Patents
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- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects
Definitions
- the invention relates to a shunt resonator according to the preamble of claim 1.
- an intake silencer for internal combustion engines which has a shunt resonator in the area of the feed line to the carburetor.
- JP-OS 58-93955 discloses a resonator which is still located in front of the air filter and whose volume is changed as a function of the speed of the motor with the aid of an actuating motor which moves a piston delimiting the resonator chamber.
- the natural frequency of the resonator can be adapted to the respective excitation frequency in order to obtain optimal damping.
- the disadvantage of this solution is that costly measurement and control technology has to be installed. For this reason, the proposed solution has been put into practice not yet implemented.
- the invention is therefore concerned with the problem of providing a shunt resonator, the damping behavior of which can be adapted to different excitation frequencies and which can be produced particularly inexpensively, that is to say that it does not require any complex measurement and control technology.
- the natural frequency is preferably adjusted automatically in that the resonator consists at least in part of an elastic bellows, the volume of which decreases with increasing speed as a result of the also increasing suction vacuum - with the build-up of a restoring force - and the spring characteristic of which runs such that the volume change as a result of the Increasing the speed leads to an adaptation of the natural frequency of the resonator to the increased excitation frequency.
- the bellows can also represent only part of the resonator, e.g. B. the connecting pipe. Then the natural frequency of the resonator is adjusted by changing the length of the connecting tube.
- the natural frequency of an intake silencer depends on the length l of the intake pipe, the volume V of the resonator and the cross section A of the intake pipe.
- the natural frequency of the resonator can be adapted to the excitation frequency by targeted variation of one or more of the quantities mentioned, so that optimum damping is achieved in a broad frequency band.
- the change in the resonator volume or in the other variables mentioned which influence the natural frequency takes place automatically without the interposition of a controller.
- a particularly inexpensive embodiment of the invention is to use the negative pressure prevailing in the intake manifold to influence the parameters V, I and A mentioned.
- a possible and inexpensive embodiment is the design of the resonator from an elastically deformable material in the form of a bellows, the volume of which changes depending on the negative pressure present.
- a shunt resonator in the form of an elastic bellows 4 is connected to the intake pipe 3 between a reciprocating piston engine 1 and an air filter 2.
- the changes in the resonator volume required for adapting the natural frequency to the excitation frequency are brought about by the negative pressure which arises in the intake manifold 3 as a function of the respective speed.
- a higher negative pressure is created, so that the bellows 4 is built up by a contracting its spring characteristic dependent restoring force.
- the negative pressure decreases and the restoring force increases the resonator volume.
- the components of the travel limiter 5 and stop 6 are optionally provided only in the event that only two frequencies have to be particularly attenuated. It is then sufficient to design the resonator volume and the spring characteristic to the lower frequency to be damped and at the same time to select the spring characteristic so that the resonator reaches its smallest volume defined by path limiter 5 and stop 6 at the latest at the higher frequency to be damped.
- This design therefore has the advantage that the spring characteristic only has to run through a certain point and may have a certain maximum slope, that is, it does not have to be defined exactly.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Nebenschluß-Resonator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Aus der AT-PS 216292 ist ein Ansaugschalldämpfer für Brennkraftmaschinen bekannt, der im Bereich der Zuleitung zum Vergaser einen Nebenschluß-Resonator aufweist.
- Die Dämpfungswirkung dieses Nebenschluß-Resonators ist am höchsten im Bereich seiner Eigenfrequenz und nimmt bei Über- bzw. Unterschreitung der Eigenfrequenz ab. Nachteil dieses Standes der Technik ist es also, daß eine optimale Dämpfung nur bei einem bestimmten Motorbetriebszustand bzw. bei einer bestimmten Anregungsfrequenz, die der Eigenfrequenz des Nebenschluß-Resonators entspricht, erreicht wird.
- Weiterhin ist aus JP-OS 58-93955 ein noch vor dem Luftfilter sitzender Resonator bekannt, dessen Volumen in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors unter Zuhilfenahme eines Stellmotors, der einen den Resonatorraum begrenzenden Kolben verfährt, verändert wird. Hierdurch kann die Eigenfrequenz des Resonators der jeweiligen Anregungsfrequenz angepaßt werden, um eine optimale Dämpfung zu erhalten. Nachteil dieser Lösung ist es jedoch, daß eine kostenintensive Meß- und Steuertechnik installiert werden muß. Aus diesem Grund hat sich die vorgeschlagene Lösung in der Praxis bisher nicht durchgesetzt.
- Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, einen Nebenschlußresonator bereitzustellen, dessen Dämpfungsverhalten an unterschiedliche Anregungsfrequenzen angepaßt werden kann und der insbesondere kostengünstig produziert werden kann, also keine aufwendige Meß- und Steuertechnik benötigt.
- Dieses Problem wird durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Durch die selbsttätige Anpassung der Eigenfrequenz des Resonators an die Anregungsfrequenz kann auf teure Meß- und Steuereinrichtungen verzichtet werden. Vorzugweise erfolgt die selbsttätige Anpassung der Eigenfrequenz dadurch, daß der Resonator zumindest zum Teil aus einem elastischen Faltenbalg besteht, dessen Volumen sich bei steigender Drehzahl infolge des ebenfalls steigenden Ansaugunterdrucks - unter Aufbau einer Rückstellkraft - verringert und dessen Federkennlinie so verläuft, daß die Volumenveränderung infolge der Drehzahlerhöhung zu einer Anpassung der Eigenfrequenz des Resonators an die gestiegene Anregungsfrequenz führt. Selbstverständlich kann der Faltenbalg auch nur einen Teil des Resonators darstellen, z. B. das Verbindungsrohr. Dann erfolgt die Anpassung der Eigenfrequenz des Resonators über eine Längenänderung des Verbindungsrohres.
- Nach der Helmholtz'schen Resonator-Gleichung ist die Eigenfrequenz eines Ansaugschalldämpfers abhängig von der Länge l des Ansaugrohres, dem Volumen V des Resonators und dem Querschnitt A des Ansaugrohres.
-
- fo
- = Eigenfrequenz
- c
- = Schallgeschwindigkeit
- k
- = konstanter Faktor, ca. 3,1416
- A
- = Querschnitt des Verbindungsrohres
- l
- = Länge des Verbindungsrohres
- V
- = Volumen des Resonators
- Durch gezielte Variation einer oder mehrerer der genannten Größen läßt sich die Eigenfrequenz des Resonators so an die Anregungsfrequenz anpassen, daß in einem breiten Frequenzband eine optimale Dämpfung erreicht wird.
- Häufig genügt es in der Praxis auch, die Ansauggeräuschkennlinie nur bei bestimmten, hohe Geräuschpegel erzeugenden Frequenzen zu glätten. Bisher wurden z.B. im Falle von zwei besonders zu dämpfenden Frequenzen zwei Nebenschluß-Resonatoren mit entsprechenden Eigenfrequenzen vorgesehen. Erfindungsgemäß genügt in Zukunft ein Nebenschluß-Resonator, dessen Eigenfrequenz zumindest an die beiden störenden Frequenzen durch kontinuierliche oder auch diskontinuierliche Änderung des Resonator-Volumens angepaßt wird.
- Die Änderung des Resonator-Volumens bzw. der weiteren obengenannten, die Eigenfrequenz beeinflussenden Größen erfolgt erfindungsgemäß selbsttätig ohne Zwischenschaltung einer Steuerung.
- Eine besonders kostengünstige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, den im Saugrohr herrschenden Unterdruck zur Beeinflussung der genannten Parameter V, l und A zu verwenden. Eine mögliche und günstige Ausführungsform ist die Ausführung des Resonators aus einem elastisch verformbaren Material in Form eines Faltenbalgs, dessen Volumen sich abhängig vom anliegenden Unterdruck ändert.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
- Fig. 1
- einen als einseitig geschlossener Faltenbalg ausgeführten Nebenschlußresonator.
- Zwischen einem Hubkolbenmotor 1 und einem Luftfilter 2 ist an die Saugrohrleitung 3 ein Nebenschluß-Resonator in Form eines elastischen Faltenbalges 4 angeschlossen.
- Die für die Anpassung der Eigenfrequenz an die Anregungsfrequenz erforderlichen Änderungen des Resonatorvolumens werden durch den im Saugrohr 3 abhängig von der jeweiligen Drehzahl entstehenden Unterdruck herbeigeführt. Bei einer Drehzahlerhöhung des Motors entsteht ein höherer Unterdruck, so daß sich der Faltenbalg 4 unter Aufbau einer von seiner Federkennlinie abhängigen Rückstellkraft zusammenzieht. Bei nachlassender Drehzahl sinkt der Unterdruck und die Rückstellkraft bewirkt eine Vergrößerung des Resonatorvolumens.
- Die Bauteile Wegbegrenzer 5 und Anschlag 6 sind optional nur für den Fall vorgesehen, daß nur zwei Frequenzen besonders gedämpft werden müssen. Dann genügt es, das Resonatorvolumen und die Federkennlinie auf die niedrigere zu dämpfende Frequenz auszulegen und gleichzeitig die Federkennlinie so auszuwählen, daß spätestens bei der höheren zu dämpfenden Frequenz der Resonator sein durch Wegbegrenzer 5 und Anschlag 6 definiertes kleinstes Volumen erreicht.
- Diese Bauweise hat also den Vorteil, daß die Federkennlinie nur durch einen bestimmten Punkt verlaufen muß und eine bestimmte Maximalsteigung haben darf, also nicht exakt definiert werden muß.
Claims (3)
- Nebenschluß-Resonator zur Schalldämpfung im Luftansaugtrakt eines Verbrennungsmotors oder eines Verdichters mit einer von der Schwingungsfrequenz der Luftmasse im Ansaugtrakt bestimmten Anregungsfrequenz,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Eigenfrequenz des Resonators (4) während des Motorbetriebs der jeweiligen Anregungsfrequenz selbsttätig und ohne Zwischenschaltung einer Steuerung anpaßt, um bei allen Betriebszuständen eine optimale Dämpfung zu erzielen. - Nebenschluß-Resonator nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß der Resonator zumindest zum Teil aus einem Faltenbalg (4) besteht, der bei einem dem Atmosphärendruck entsprechenden Innendruck ein definiertes Volumen oder eine definierte Länge aufweist und der sich bei Anliegen eines Unterdrucks im Ansaugtrakt (3) unter Aufbau einer Rückstellkraft volumenverkleinernd bzw. längenverkürzend zusammenzieht. - Nebenschluß-Resonator nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federkennlinie des Faltenbalges (4) bzw. der wegabhängige Aufbau der Rückstellkraft so verläuft, daß sich das Volumen des Resonators (4) bei Änderung der Anregungsfrequenz um einen bestimmten Faktor umgekehrt proportional zum Quadrat dieses Faktors verändert.
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